Bétons et Ouvrages d’art -

T 42 Bétons et Ouvrages d’art -

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Tome 2

Les ponts courants en béton

B ÉTONS ET O UVRAGES D ’ ART

Tome 2

Les ponts courants en béton

Ce guide technique présente les principales solutions constructives pour la réalisation des ponts courants, à base de produits préfabriqués en béton ou en béton coulé en place. Il synthétise les principales recommandations rela- tives au pompage des bétons, à l’injection des câbles de précontrainte et aux conditions particulières de mise en œuvre des bétons.

Il précise les informations essentielles pour le contrôle et l’assurance de la qualité ainsi que la gestion des ouvrages.

B ÉTONS ET O UVRAGES D ’ ART

Contributions à l’ouvrage

Ce document a été rédigé par un groupe de travail composé d’experts de la FIB, du CERIB, du SNBPE, du SNPB et de CIMBETON.

Pour CIMBETON Marc CHIGNON Claude DERACHE

Patrick GUIRAUD Philippe LASSEUR Michel PIGEAT Pour la FIB et le CERIB

Marc LAINE Lionel MONFRONT

Pierre PASSEMAN Patrick ROUGEAU Pour le SNBPE et le SNPB

Daniel MARTINEZ Jean-Marc POTIER Benoîst THOMAS

Nous remercions pour leur collaboration Christophe AUBAGNAC - LRPC D’AUTUN

Jean Claude FERTE - QUILLE Robert LEROY - LAMI-ENPC Christian TRIDON - STRRES Frédéric ZIRK - Architecte

Sommaire

1 - Différentes méthodes de construction

des ponts courants en béton 9

1.1 - Différentes méthodes de construction 10

1.1.1 - Construction sur étaiements 11

1.1.2 - Poutres préfabriquées 11

1.1.3 - Construction par poussage 12

1.1.4 - Construction par rotation 13

1.2 - Étaiements 14

1.2.1 - Éléments coffrants verticaux pour voiles

(piles, culées, murs de soutènement) 14

1.2.2 - Étaiements verticaux 16

1.2.3 - Étaiements horizontaux 17

1.3 - Contrôles des ouvrages provisoires 18

1.4 - Quelques procédés particuliers de construction 20

1.4.1 - Procédé d’autoripage 20

1.4.2 - Procédé de translation 22

1.4.3 - Procédé de construction par poussage (1-2-1) 22

1.4.4 - Passage supérieur en BHP 24

1.4.5 - Ouvrages mixtes 26

2 - Offre de l’industrie de la préfabrication

Éléments de structures et de superstructures 29

2.1 - Atouts de l’offre de produits préfabriqués en béton 30

2.2 - Offre structures 32

2.2.1 - Poutres Précontraintes par Adhérence 32

2.2.2 - Pièces de pont 37

2.2.3 - Dalles de pont 38

2.2.4 - Cadres 38

2.2.5 - Constituants de portiques 41

2.2.6 - Voûtes 42

2.3 - Offre parements et murs de soutènement 43

2.3.1 - Parements des piles et des pylônes 44

2.3.2 - Parements des culées 45

2.3.3 - Ouvrages de soutènement 47

2.4 - Offre superstructures 47

2.4.1 - Corniches de ponts 47

2.4.2 - Bordures et parapets 48

2.4.3 - Dispositifs d’évacuation des eaux 49

2.4.4 - Écrans acoustiques 49

2.5 - Perspectives et tendances d’évolution 50

3 - Coulis d’injection pour conduits de précontrainte 53

3.1 - Objectifs de l’injection des conduits 54 3.2 - Composition des coulis et spécifications sur les constituants 57

3.2.1 - Composition des coulis 57

3.2.2 - Spécifications sur les ciments, les additions minérales

et les adjuvants 57

3.3 - Spécifications sur les coulis 58

3.3.1 - Spécifications générales 58

3.3.2 - Spécifications relatives à la rhéologie et la stabilité du coulis 59

3.4 - Essai sur tube incliné 60

3.5 - Environnement normatif et réglementaire 63

3.5.1 - Fascicule 65 63

3.5.2 - Procédure d’avis technique 63

3.5.3 - Principales normes 64

3.6 - Recommandations pour l’injection 66

4 - Contrôle et assurance de la qualité 67

4.1 - Notions générales sur la démarche qualité 68 4.2 - Rôles des différents acteurs en matière de qualité 70

4.3 - Référentiel qualité 72

4.4 - Contrôle extérieur 73

4.4.1 - Organisation 73

4.4.2 - Intégration du contrôle extérieur au déroulement des travaux 74 4.4.3 - Établissement du programme de contrôle extérieur

et décomposition en lots de contrôle 74

4.4.4 - Contenu du contrôle extérieur 78

4.5 - Étapes majeures de la construction :

points critiques, points d’arrêts 80

4.6 - Affectation des actions du contrôle extérieur

Approche par secteurs techniques 82

4.6.1 - Fondations des ouvrages 83

4.6.2 - Armatures passives 83

4.6.3 - Précontrainte par post-tension et injections des conduits

de précontrainte 84

4.6.4 - Bétons coulés en place 84

4.6.5 - Produits préfabriqués en béton 87

4.6.6 - Équipements des ouvrages 91

4.6.7 - Épreuves réglementaires et inspection détaillée initiale 92

5 - Bétonnage par pompage des bétons 93

5.1 - Technique de pompage du béton 94

5.1.1 - Procédé de pompage 94

5.1.2 - Matériel de pompage 94

5.2 - Atouts du bétonnage par pompage des bétons 96

5.2.1 - Aspect qualité 96

5.2.2 - Rapidité de mise en œuvre 96

5.2.3 - Accessibilité 97

5.3 - Utilisation des pompes à béton 98

5.3.1 - Choix du matériel 98

5.3.2 - Configuration du chantier 99

5.3.3 - Essais de convenance 99

5.4 - Positionnement de la pompe, respect des consignes de sécurité 100

5.4.1 - Risques électriques 100

5.4.2 - Stabilisation, préparation du sol 101

5.4.3 - Sécurité au sol dans l’environnement immédiat de la pompe 101 5.4.4 - Équipements de Protection Individuels 101 5.4.5 - Sécurité du personnel évoluant sur l’ouvrage 102 5.5 - Respect de l’environnement en fin de coulage 102

6 - Optimisation de l’enrobage des armatures 103

6.1 - Incidence de la qualité de l’enrobage 104 6.2 - Enrobage minimal et enrobage nominal 105 6.3 - Philosophie de l’enrobage suivant l’Eurocode 2 106 6.4 - Enrobage minimal suivant l’Eurocode 2 107 6.5 - Processus de détermination de l’enrobage suivant l’Eurocode 2 108

7 - Recommandations pour la détermination

des classes d’exposition 115

7.1 - Notions de classe d’exposition 116

7.2 - Détermination des classes d’exposition

pour chaque partie d’ouvrage 119

7.2.1 - Prise en compte des conditions climatiques - Classe XF 119 7.2.2 - Prise en compte de la localisation géographique de l’ouvrage

Classe XS 123

7.2.3 - Prise en compte de l’exposition du béton à l’air et à l’humidité

Classe XC 124

7.2.4 - Prise en compte de l’action des chlorures d’origine autre

que marine - Classe XD 125

7.2.5 - Prise en compte du contact avec le sol et des eaux de surface

ou souterraines - Classe XA 126

8 - Mise en place des éléments de structures

préfabriqués en béton 127

8.4 - Mise en place des éléments préfabriqués 132 8.4.1 - Dispositifs de sécurité et de stabilisation 133 8.4.2 - Clavage et bétonnage de deuxième phase 135

9 - Conditions particulières de mise en œuvre du béton 137

9.1 - Vibration du béton 138

9.1.1 - Rôle de la vibration 138

9.1.2 - Matériels de vibration 138

9.1.3 - Règles de la vibration 139

9.2 - Bétonnage par temps chaud 139

9.2.1 - Incidence de la température 140

9.2.2 - Précautions à prendre pour le bétonnage par temps chaud 141

9.3 - Bétonnage par temps froid 144

9.3.1 - Incidence de la température 144

9.3.2 - Effet du gel sur le béton frais 145

9.3.3 - Précautions à prendre pour le bétonnage par temps froid 145 9.4 - Recommandations pour l’exécution des reprises de bétonnage 148

9.4.1 - Définition 148

9.4.2 - Précautions à prendre pour l’exécution des reprises de bétonnage 149

9.5 - Cure du béton 151

9.6 - Bétonnage de formes complexes et d’ouvrages

à forte densité de ferraillage 152

9.6.1 - Bétons classiques 152

9.6.2 - Bétons Autoplaçants 153

9.7 - Bétonnage d’ouvrages massifs 153

9.8 - Maturométrie 154

9.8.1 - Historique 154

9.8.2 - Principe de la maturométrie 155

9.8.3 - Domaines d’application de la maturométrie 156

9.9 - Bétons Autoplaçants 157

9.9.1 - Recommandations pour la formulation, la fabrication

et le transport 157

9.9.2 - Recommandations pour la mise en œuvre 158

9.10 - Conditions de décoffrage 160

10 - Gestion des ouvrages d’art 161

10.1 - Généralités 162

10.2 - Le patrimoine des ouvrages d’art 162

10.2.1 - Qui sont-ils ? 162

10.2.2 - Combien sont-ils ? 163

10.2.3 - À qui appartiennent-ils ? 163

10.2.5 - Quel âge ont-ils ? 164

10.2.6 - Où sont-ils ? 164

10.2.7 - Qui les entretient ? 165

10.3 - Modèles de gestion 165

10.3.1 - Différents gestionnaires des ouvrages 165

10.3.2 - Moyens d’investigations 168

10.3.3 - Inspection détaillée 168

10.3.4 - Moyens d’investigations complémentaires 169

10.3.5 - Diagnostic 169

10.3.6 - Étude de réparation 170

10.4 - Grands principes de réparation 171

10.4.1 - Pathologies sur ouvrages béton 171

10.4.2 - Principes de réparation 172

10.5 - Conclusion 173

11 - Annexes 175

Annexe 1 : Normes et documents de référence 176 Annexe 2 : Éléments pour la mise au point du CCTP 184 Annexe 3 : Contenu des actions du contrôle extérieur 199

Annexe 4 : Exemple de bon de livraison 204

Chapitre

1 Différentes méthodes de construction

des ponts courants en béton

1.1 - Différentes méthodes de construction 1.2 - Étaiements

1.3 - Contrôles des ouvrages provisoires 1.4 - Quelques procédés particuliers de

construction

Chapitre

1

De nombreux procédés ont été mis au point au cours de ces dernières décen- nies, en optimisant les évolutions sur les performances des matériaux, les innovations des techniques de chantier et en exploitant les progrès constants des méthodes et moyens de fabrication.

Les ouvrages sont en général construits à leur emplacement définitif. Mais certaines contraintes spécifiques du site (difficultés d’accès, zones urbani- sées, voies routières ou ferroviaires à franchir, rivière…) ne permettent pas de réaliser l’ouvrage dans sa position finale. Plusieurs techniques ont donc été développées pour le mettre à son emplacement définitif après son bétonnage, en le déplaçant par poussage, rotation, ripage… techniques innovantes s'adaptant aux franchissements les plus divers. Elles permet- tent une réalisation rapide des ouvrages avec une perturbation minimale du trafic de l’axe franchi.

La conception d’un ouvrage dépend beaucoup de son procédé de construction.

Le procédé aura une incidence sur les dispositions constructives à respecter sur le chantier tels que les phasages de mise en précontrainte, les reprises de bétonnage.

Les méthodes d'exécution des ouvrages sont souvent sensiblement différentes lorsqu'il s'agit de réaliser un ouvrage sans contrainte extérieure ou s'il doit être réalisé avec maintien du trafic routier ou de l'exploitation de l'infrastructure ferroviaire.

1.1 - Différentes méthodes de construction

En général les ponts courants en béton sont construits à leur emplacement définitif, soit sur étaiements, soit sur cintres, selon qu’il faille ou non maintenir une circulation (avec passe charretière) pendant les travaux. Dans quelques cas, afin de réduire au minimum les aléas et servitudes dus au maintien de la circulation, des techniques permettent de réaliser l’ouvrage à proximité de son emplacement définitif, donc sans coupure ou gêne pour la circulation, puis en profitant d’une coupure programmée dans une période favorable (week-end prolongé, saison non touristique…), de le déplacer à sa position finale.

1.1.1 - Construction sur étaiements

Les ouvrages réalisés en béton coulé en place sont en général construits avec le phasage suivant :

réalisation des appuis avec des systèmes de coffrages verticaux classi- ques de type banche (ces éléments coffrants doivent être stabilisés pour reprendre les efforts de poussée dus au vent en cours de travaux et au bétonnage) ;

mise en place :

• de l’étaiement vertical qui doit soutenir le poids de la structure du tablier en cours de réalisation et le poids des coffrages horizontaux ;

• de l’étaiement horizontal à base de profilés s’appuyant en tête de l’étaiement vertical ;

• des plateaux coffrants prenant appui sur les profilés :

ferraillage du tablier et éventuellement, mise en place des gaines de précontrainte ;

bétonnage du tablier ;

mise en précontrainte éventuelle du tablier ;

décintrement des coffrages et enlèvement de l’étaiement général.

Cette méthode de construction est celle qui est la plus couramment utilisée pour les ponts courants en béton. Elle est particulièrement adaptée pour la réalisation de ponts dalles, de cadres, de portiques coulés en place ou quand le tablier est situé à faible hauteur au-dessus d’un sol de bonne portance et qu’il n’y a pas de contrainte d’occupation de la brèche à franchir.

Les étaiements constituent un ouvrage provisoire, dont il convient d’assurer la stabilité (de la structure et de ses appuis et fondations) pendant toutes les phases de travaux. Il faut aussi prendre en compte sa déformabilité et com- penser par des contre-flèches de construction, les déformations générées lors du bétonnage.

1.1.2 - Poutres préfabriquées

Ce procédé de construction consiste à réaliser le tablier au moyen de poutres préfabriquées, mises en place sur leurs appuis définitifs avec des dispositifs de manutention et de pose appropriés, et reliées entre elles dans le sens

Chapitre

1

Deux types d’ouvrages sont principalement réalisés avec cette méthode : Les ouvrages autoroutiers (passages supérieurs et inférieurs) de faible

portée constitués, soit de poutres en béton armé, soit de poutres précon- traintes par prétension (poutres PRAD).

Les ouvrages de portées moyennes dont les poutres sont en béton pré- contraint par post-tension.

Les avantages de ce type d’ouvrage résident essentiellement dans leur rapidité d’exécution et leur caractère économique dans le cas d’ouvrages répétitifs permettant une industrialisation de la fabrication.

1.1.3 - Construction par poussage

La technique du poussage consiste à construire le tablier par éléments succes- sifs (tronçons), sur une ou deux aires de préfabrication situées à l’arrière d’une ou des deux culées, dans le prolongement de l’ouvrage définitif. Au fur et à mesure de la réalisation des tronçons, le tablier est successivement déplacé par poussage en glissant sur ses appuis, jusqu’à sa position définitive.

1 2 3

1 2 3 4 5 6 7 8 1 Aire de préfabrication du tablier

Culée Avant-bec

Pile Sens du poussage

Afin de limiter les efforts de porte-à-faux lors des opérations de poussage et faciliter le franchissement des appuis, l’extrémité du tablier est équipée, généralement, d’un avant-bec métallique.

La portée courante des ouvrages à travées multiples poussés d’un seul côté, est généralement comprise entre 40 et 50 m. La grande portée des ouvrages poussés à partir des deux rives atteint couramment 70 à 80 m.

Les avantages de ce type de construction sont liés à sa rapidité d’exécution, à la construction du tablier sur une aire facilement accessible, à une simplifi- cation, d’où un faible coût du coffrage et à l’absence d’échafaudage dans la brèche. Cette solution se justifie particulièrement lorsque la brèche est d’accès difficile ou impossible (piles de grande hauteur par exemple). Elle permet de réduire la gêne aux usagers dans le cas d’ouvrage construit sous circulation. Elle est adaptée aux tabliers rectilignes ou courbes en plan ou en long.

1.1.4 - Construction par rotation

Quand un ouvrage franchit une brèche, au-dessus de laquelle il est impossible ou coûteux de le construire directement (ouvrage sous circulation, franchisse- ment de rivière), celui-ci peut être réalisé par moitié sur chacune des deux rives (ou entièrement sur une rive), parallèlement à l’axe de la brèche et amené ensuite à son emplacement définitif par rotation autour de ses appuis.

Voies SNCF

Chapitre

1

1.2 - Étaiements

Les étaiements sont des structures provisoires destinées à supporter l’ouvrage (poids propre du béton et des coffrages) pendant la phase de construction, avant que le béton ait acquis une résistance suffisante.

1.2.1 - Éléments coffrants verticaux pour voiles (piles, culées, murs de soutènement)

Les éléments coffrants verticaux sont toujours constitués par :

une peau coffrante en bois ou métallique qui donne l’aspect final du parement ;

une ossature qui porte la peau coffranteet définit la surface à réaliser : c’est l’élément résistant au poids propre, à la poussée du béton et aux charges de service (personnel, vent, manutention…) ;

des tiges d’entretoises, des béquilles de stabilité, des étaiements… ; des éléments de sécurité, intégrés ou indépendants, permettant au

personnel de travailler en toute sécurité (échelles d’accès, passerelles de travail ou plateformes de bétonnage, garde-corps, etc.).

L’ossature est constituée d’entretoises horizontales et de raidisseurs verticaux.

La rigidité de l’ossature limite les déformations sous les poussées du béton frais.

L’ensemble peau coffrante / ossature / passerelles et leurs accès est dénommé banche (il est dit équipé lorsque la banche est munie de ses équipements de stabilité, de manutention et de sécurité complémentaire).

Nota

Les équipements de stabilité (étais / tirant-poussant et lest d’ancrage) sont déterminés pour des valeurs préconisées de vents de 110 km/h avec un coefficient de sécurité de 1,5 pour les étais et leurs fixations.

La norme NF P 93.350 définit en particulier les actions à prendre en compte et les sollicitations pour le dimensionnement à la stabilité des banches sous les effets du vent. La manutention des banches est stoppée dès que le vent dépasse 60 km/h.

Le phasage de réalisation comporte les étapes suivantes : implantation du voile à réaliser ;

mise en place d’une banche munie de son dispositif de stabilité ; mise en place du ferraillage et des inserts éventuels ;

fermeture du coffrage ;

serrage par les tiges de liaison traversantes ; coulage du béton ;

décoffrage par :

• enlèvement des tiges traversantes,

• déplacement des coffrages à la grue.

Des ensembles polyvalents compatibles permettent de réaliser différentes formes de coffrage et de constituer des ensembles monolithiques de grandes dimensions, intégrant systématiquement les dispositifs de sécurité.

La mise en œuvre du béton se fait de manière adaptée : goulotte ou benne à manchette ou à la pompe ;

coulage par couches horizontales (épaisseur comprise entre 30 et 60 cm) ; vibration de chaque couche en la liaisonnant à la couche précédente.

Nota

Dans ce cas d’utilisation de béton autoplaçant, il y a lieu de prendre en compte une poussée hydrostatique pour le dimensionnement des coffrages, de l’ossature et des tiges traversantes.

La plupart du temps, la peau coffrante est constituée par des panneaux de contreplaqué. Pour obtenir un parement de meilleur aspect et permettre un nombre plus élevé de réemplois, on utilise des contreplaqués filmés (30 réemplois). Pour des chantiers plus importants, avec un nombre de réemplois

Chapitre

1

1.2.2 - Étaiements verticaux

Les étaiements verticaux, parfois appelés palées, tours, sapines, supportent la structure en cours de réalisation. Ils sont constitués d’un assemblage de pièces simples, modulables et réglables en longueur et en hauteur :

soit d’éléments à base de tubes et raccords par boulons et clavettes.

Cette solution d’une grande souplesse permet de réaliser des structures très diverses et complexes mais nécessite une forte consommation de main-d’œuvre qualifiée ;

soit d’éléments préfabriqués par modules s’assemblant entre eux pour former des tours, soit isolées, soit groupées. Leur utilisation est fréquente du fait de leur conception simple, de leur facilité de montage et de démontage et de leur conformité aux exigences de sécurité. Cette solution nécessite moins de main-d’œuvre.

Les tours d’étaiement font l’objet de la norme NF P 93-550, elles sont équi- pées :

en tête, de vérins à vis permet- tant de régler les niveaux des têtes des tours de manière fine, avec des profilés posés sur des sabots en tête des tours ;

en pied, de vérins à vis venant compléter le réglage de niveau des tours. Les vérins de pied reposent sur des éléments de répartition des charges au sol tels que patins en bois, dalles préfa- briquées, etc., dont le dimension- nement est déterminé en fonction de la capacité portante du sol.

Ces vérins facilitent ensuite le décintrement général pour l’enlè- vement des coffrages et des étaiements.

Figure n° 3 : Tour type

Les étaiements verticaux sont utilisés dans les zones où le terrain est sen- siblement plan. Dans les zones de talus, la solution consiste à appuyer d’un côté les profilés sur des tours et de l’autre côté sur des consoles métalliques ancrées dans les chevê- tres des culées.

Dans le cas de passes-charretière, les tours sont espacées et suppor- tent des cintres, le plus souvent constitués de profilés de type HEB ou HEM, de façon à dégager l’em- prise au sol et libérer un gabarit de circulation.

Dans le cas de sols de faible por- tance, les tours reposent directe- ment sur les fondations définitives.

Le choix de la solution d’étaiement se fera donc en fonction des charges à porter, des portées de l’ouvrage, des exigences de gabarit, de la portance du sol, de la géométrie du site et de la technique de réalisation retenue.

1.2.3 - Étaiements horizontaux

Les étaiements horizontaux, constitués en général de plateaux coffrants, s’appuient sur des profilés ou des cintres triangulés prenant appui sur les étaiements verticaux.

Afin d’améliorer la sécurité du personnel, les entreprises mettent en œuvre des solutions permettant de limiter les postes de travail en hauteur, tels que des plateaux coffrants réalisés au sol et posés à la grue sur une ossature à base de profilés. Cette solution améliore la sécurité lors des phases de décof- frage des plateaux puis d’enlèvement des étaiements qui sont des opérations

Figure n° 4 : Tour type

Chapitre

1

Pour le décoffrage les entreprises utilisent régulièrement des solutions globales à base :

de palonniers permettant l’enlèvement de l’ensemble tours / plateaux coffrants par soulèvement et ripage ;

de roulettesdisposées sous les tours pour assurer le ripage au sol de l’en- semble “tours / plateaux coffrants” ;

de suspentespermettant, à partir du tablier réalisé, une dépose verticale des éléments coffrants avec des moyens mécaniques ou hydrauliques.

1.3 - Contrôles des ouvrages provisoires

Les systèmes “étaiement vertical - étaiement horizontal - coffrages” sont des ouvrages complexes même s’ils ne sont que provisoires. Ils nécessitent donc une étude complète par un bureau d’études méthodes spécialisé pour éviter tout défaut, soit de conception, soit de réalisation. En effet, il existe un risque d’effondrement lors du bétonnage avec :

une grande masse en tête des tourspouvant atteindre 4 tonnes par m²; une grande hauteur des tours,habituellement de 5 à 6 mètres mais pouvant

atteindre 10 mètres ;

une capacité portante du sol très variable selon le site, ce qui nécessite de vérifier :

• la pression admissible sous chaque appui conduisant à prévoir des semelles de répartition (platines d’appui, longrines par pièces en bois ou dallettes en béton…) ;

• le tassement admissible, ce qui peut remettre en cause le principe de fondation des tours ;

l’environnement du chantier (passes charretières…) ;

parfois des risques d’affouillement (pluie, nappe) pouvant nécessiter des protections particulières (polyane, béton projeté).

La mise en œuvre ne doit donc en aucun cas faire l’objet de la plus petite improvisation, que ce soit dans la phase de construction par le chantier ou dans la phase de conception par le bureau d’études méthodes (celui-ci doit réaliser notes de calcul et plans méthodes détaillés).

Les notes de calcul prennent en compte les données d’entrée, telles que les charges de service, les charges dynamiques, les surcharges accidentelles (déchargement localisé d’une benne à béton par exemple), les charges clima- tiques (le vent par exemple), les caractéristiques mécaniques du sol d’appui, le type de partie coffrante qui va influer sur la transmission des efforts et des charges.

Les plans méthodes prennent en compte, par des contre-flèches calculées, les déformations, lors des opérations de bétonnage, des profilés et coffrages.

Celles-ci sont limitées à 2 cm ou à l/300 (si supérieures à 2 cm) en ce qui concerne les profilés. Lors de l’utilisation de cintres triangulés plus déforma- bles, il est pris en compte la déformabilité du cintre pour la détermination des contre-flèches.

Les contrôles de l’étaiement se font à trois niveaux sur le chantier :

contrôle interne par les responsables du chantier (conducteur de tra- vaux et chef de chantier) ;

contrôle externe formalisé et réalisé par le COP(Chargé des Ouvrages Provisoires) désigné sous la responsabilité du Chef d’Entreprise ;

contrôle extérieur par la Maîtrise d’œuvre.

Ces contrôles portent sur :

le respect des plans d’étaiement émis par le bureau d’études méthodes ; les défauts éventuels de liaisonnement ou de contreventement ; la stabilité ;

l’état du matériel de coffrages et d’étaiements (déformations perma- nentes, vétusté…) ;

le respect des règles de l’art (sécurités collectives et individuelles, propreté, désordres).

Chapitre

1

1.4 - Quelques procédés particuliers de

construction

Des procédés particuliers de construction consistent à construire l’ouvrage à proximité de son emplacement définitif, avant de le mettre en place à sa position finale.

Ces techniques particulières sont en général mises en œuvre, soit pour réaliser, soit pour remplacer un ouvrage dans des délais très courts en limitant au minimum la gène aux usagers et les perturbations du trafic.

1.4.1 - Procédé d’autoripage

Cette technique, mise au point par l’entreprise JMB, est adaptée pour la réali- sation d’ouvrage devant assurer le franchissement de voies routières ou ferro- viaires en service.

L’ouvrage en béton, en général un cadre ou un portique, est dans ce cas, construit sur étaiements (par ouvrage complet ou sous forme de demi-ouvrages jumeaux) sur une aire de préfabrication proche de son emplacement définitif.

Pendant une coupure du trafic, la zone à franchir est terrassée. L’ouvrage est alors mis à son emplacement définitif par ripage, par fonçage ou à l’aide de puissants moyens de manutention.

Le phasage des travaux comprend :

la réalisation d’un radier de guidage provisoiredestiné à guider l’ouvrage pendant son ripage et à reprendre la totalité des efforts de poussage, la construction de l’ouvrage à proximitéet au plus près de son empla-

cement définitif,

le terrassement général au jour Japrès coupure des circulations,

le ripage de l’ouvrageà l’aide d’une précontrainte ancrée à l’arrière sur les queues nervurées des semelles de l’ouvrage et à l’avant sur les nervures du radier de guidage. Un coulis de bentonite permet de réduire les efforts de frottement entre le radier de l’ouvrage et soit le radier de guidage, soit le terrain.

la remise en service de la circulationau jour J + 2 ou 3.

On procède ensuite, selon le cas, à la reconstruction de la chaussée ou à la pose du ballast et des voies ferroviaires.

Cette solution ne nécessite qu’un temps réduit de mise en place de l’ouvrage, elle permet de réduire le plus possible l’interruption de la circulation (généra-

JMB®

Chapitre

1

Elle est principalement utilisée pour la réalisation de ponts-rail sous voies SNCF ou le remplacement d’ouvrage en service. Le surcoût de réalisation est très largement compensé par le gain sur les ralentissements des convois et les travaux d’aménagement par rapport à une solution classique.

1.4.2 - Procédé de translation

Cette technique consiste à réaliser l’ouvrage dans sa totalité, à proximité des voies routières ou ferroviaires, avec le phasage suivant :

réalisation de l’ouvrage ;

mise en place des poutres porteuses(en béton ou constituées de profilés métalliques) destinées à supporter l’ouvrage pendant sa translation ; mise en place des chariots moteurssous les poutres porteuses ;

terrassements généraux des voies à franchir au jour J, après coupure de la circulation ;

levage de l’ouvrage à l’aide des chariots et déplacement par roulage au sol de l’ensemble jusqu’à l’emplacement définitif ;

mise en place de l’ouvrage à sa position définitive au centimètre près et finitions ;

remise en circulation au jour J + 1 à 3 ; dépose des poutres porteuses.

La distance de transport de l’ouvrage n’est pas limitée (de quelques mètres à quelques centaines de mètres), l’ouvrage peut être construit dans une position quelconque par rapport à son emplacement définitif.

1.4.3 - Procédé de construction par poussage (1-2-1)

Les ouvrages franchissant une autoroute sont en général à trois travées conti- nues, avec des travées de rive ayant une longueur comprise entre 0,5 et 0,55 fois la longueur de la travée centrale.

Cette méthode consiste à réaliser chaque demi-tablier sur les remblais de part

et d’autre de l’autoroute, par “morceaux” ou voussoirs (avec en général un voussoir sur pile et un voussoir sur culée particuliers et des voussoirs cou- rants). Les piles et les culées sont réalisées de manière traditionnelle.

La coupe transversale du tablier est constituée, en général, de plusieurs caissons (de 1 à 5) en fonction de la largeur de la voie.

Le cycle de construction est le suivant :

Phase 1 :

• coulage d’un caisson du demi-tablier, voussoir par voussoir, sur le banc de préfabrication situé derrière chaque culée.

• mise en tension de la précontrainte “isostatique”.

Phase 2 :

• premier ripage par poussage amenant le demi-tablier à cheval sur la culée.

Phase 3 :

• ripage latéral éventuel vers sa position de poussage au-dessus de l’auto-

Phase 1

Zone de préfabrication

2^epoussage

Clavages de hourdis en béton armé

Phase 2

Phases 3, 4 et 5

Phase 6

C P

C P

C P

C P

C P

P C

P C

Phase 7

Figure n°5

Chapitre

1

Phase 4 :

• réalisation, de manière identique, des autres caissons formant le demi-tablier, Phase 5 :

• idem pour le second demi-tablier, de l’autre côté de l’autoroute.

Phase 6 :

• poussage, au-dessus de l’autoroute, de chaque demi-caisson pour l’amener à une distance d’environ 50 cm de son homologue en vis-à-vis.

Phase 7 :

• clavage à la clé des différents caissons en vis-à-vis,

• mise en tension des câbles de précontrainte de continuité,

• clavage transversal en béton armé entre les caissons,

• équipement final de l’ouvrage (étanchéité, couches de roulement, corniches, dispositifs de sécurité,…).

1.4.4 - Passage supérieur en BHP

L’utilisation des Bétons à Hautes Performances (BHP) permet d’optimiser et d’alléger les structures, grâce à leurs résistances élevées, et d’offrir une grande durabilité.

Nota

Une solution BHP a été, par exemple, mise en œuvre dans le cadre d’un concours de conception de ponts types autoroutiers pour trois ouvrages de la rocade de BOURGES.

Le tablier est composé d’une ou plusieurs nervures selon sa largeur. Les ner- vures sont à inertie variable avec une section fortement réduite, en hauteur et en largeur, en section courante.

Les hourdis d’encorbellement (ou de liaison entre 2 nervures) sont préfabriqués et forment un caisson se présentant comme une boîte sans fond, constituée par :

• 2 nervures longitudinales de hauteur variable encastrées dans la (les) ner- vure(s),

• un tympan transversal formant coffrage pour le béton de la (les) nervure(s),

• une nervure disposée sous les dispositifs de sécurité,

• un hourdis de faible épaisseur reposant sur ses 4 côtés sur les nervures et les tympans.

La largeur des caissons de 2,50 m est déterminée par les contraintes de transport routier et par le calepinage des équipements de sécurité. Un cla- vage entre nervures longitudinales assure la continuité entre les caissons.

La précontrainte longitudinale des nervures est classique. Des entretoises en BHP sont coulées aux extrémités pour assurer la diffusion des efforts de pré- contrainte en about de tablier.

L’utilisation des caissons d’encorbellement préfabriqués permet une exécu- tion simple et sécurisante (les ouvriers circulant sur les caissons) et simplifie les coffrages des nervures coulées en place par suppression des coffrages latéraux, avec uniquement un fond de moule pour la (les) nervure(s) posé sur un étaiement général. Les éléments de caisson reposent sur le fond de moule de la nervure d’un côté et sur une file d’étais de l’autre.

Le phasage de réalisation est le suivant : étaiement,

pose du fond de moule de la nervure, pose des caissons préfabriqués en béton, ferraillage et mise en place de la précontrainte, coulage de la nervure et des entretoises d’about, mise en précontrainte,

finitions et mise en place des équipements.

La solution peut s’adapter à toutes les longueurs de tablier avec une ou plusieurs travées et à toutes les largeurs de tablier avec une à trois nervures au plus.

Les avantages apportés par l’utilisation d’un Béton à Hautes Performances pour cette solution sont une réduction :

• du volume de béton d’environ 40 %,

• de la quantité de précontrainte d’environ 30 %,

• du poids du tablier d’environ 40 % (d’où une réduction des fondations),

• du délai d’exécution d’environ 20 %.

Chapitre

1

1.4.5 - Ouvrages mixtes

1.4.5.1 - Structures mixtes

Les tabliers des ponts routiers, autoroutiers ou ferroviaires mixtes acier-béton sont constitués de poutrelles métalliques longitudinales supportant une dalle en béton.

En coupe transversale, le tablier est constitué d’au moins 2 poutres longitu- dinales (pour des grandes largeurs de tablier, à partir de 12 mètres, on utilise en général au moins 3 poutres).

La dalle en béton assure la répartition transversale des charges. Elle peut être coulée en place sur des coffrages réutilisables fixes ou non (éventuellement sur des prédalles) ou constituée d’éléments de dalles préfabriquées en béton.

Dans ce cas, pour les tabliers bi-poutres, la dalle préfabriquée couvre toute la largeur de l’ouvrage, des ouvertures au droit des poutres permettant la connexion avec celles-ci. Après pose, les ouvertures et les joints de clavage entre dalles sont bétonnés pour assurer la continuité de la dalle et la connexion aux poutres.

Le principe d’exécution est le suivant :

pose des poutres principalessur leurs appuis définitifs avec leurs dispositifs antidéversement,

clavage des poutres sur les appuis intermédiaires,

réalisation des hourdis en béton coulé en place ou pose des dalles pré- fabriquées en béton,

finitions et mise en place des équipements du tablier.

Dans certains cas, les poutres principales, assemblées par deux, peuvent être lancées, éventuellement avec un avant-bec, au-dessus des voies à franchir, de façon à ne pas gêner la circulation.

1.4.5.2 - Tabliers de pont à poutrelles enrobées

Le tablier d’un pont à poutrelles enrobées est constitué d’une dalle pleine en béton renforcée longitudinalement par des poutrelles laminées faiblement espacées (60 à 75 cm) et transversalement par des armatures à haute adhé- rence. L’ensemble “poutrelles + béton” forme une section mixte.

Le phasage de réalisation de ce type d’ouvrage est le suivant :

pose des profilés cintrés en fonction des profils en long et des contre- flèches calculées sous charges permanentes ;

mise en place des coffrages perdus en plaques de fibrociment sur les ailes inférieures des poutrelles ;

mise en place des barres d’écartement des profiléspour assurer la sta- bilité au bétonnage ;

mise en place des armatures transversalesen partie basse par enfilage dans des trous percés dans les âmes et en partie supérieure ;

mise en place des coffrages latéraux ; bétonnage ;

finition et mise en place des équipements du tablier.

Ce type de construction, essentiellement utilisé pour des ouvrages ferroviaires, est robuste et durable avec une réserve de résistance importante. La mise en œuvre est simple et ne nécessite pas d’étaiement et perturbe donc très peu la circulation des voies franchies.

Architectes : Frédéric ZIRK et Pierre DEZEUZE

Chapitre

2 Offre de l’industrie de la préfabrication Éléments de

structures et

de superstructures

2.1 - Atouts de l’offre de produits préfabriqués en béton

2.2 - Offre structures 2.3 - Offre parements

et murs de soutènement 2.4 - Offre superstructures

2.5 - Perspectives et tendances d’évolution

Chapitre

2

2.1 - Atouts de l’offre de produits préfabriqués en béton

La technique de la préfabrication consiste à préfabriquer dans des usines (ins- tallations fixes utilisant des process de fabrication industrielle) des éléments en béton armé ou en béton précontraint, de les transporter sur les chantiers et de les assembler entre eux ou à des parties d’ouvrages coulées en place afin de constituer un ouvrage ou une structure.

Les éléments préfabriqués en béton, qu'il s'agisse de produits de structures ou de superstructures, sont de plus en plus utilisés pour la conception des ouvrages de génie civil, grâce à la mise sur le marché d'une large gamme de produits répondant aux contraintes esthétiques, techniques et économiques.

Ils offrent des solutions constructives simples, économiques, durables et adaptées aux exigences essentielles des divers acteurs :

optimisation du coût global de l'ouvrage (coûts d'investissement, d'entre- tien, de maintenance…),

réduction des délais de conception et de réalisation, organisation de chantier simplifiée,

respect des coûts et des délais de réalisation, mise en œuvre simple,

réduction de la gêne aux usagers,

optimisation de la pérennité de la structure et de la qualité globale de l'ouvrage,

maîtrise de la qualité esthétique et de l’homogénéité des parements, choix d’une large palette de couleurs et de textures,

respect de l'environnement.

La technique de construction utilisant des produits préfabriqués en béton offre déjà de nombreux avantages et progresse encore en autorisant une uti- lisation optimale des sections de béton par utilisation de la précontrainte ou de Béton à Hautes Performances. La flexibilité actuelle des outils industriels rend possible l'adaptation des moules aux exigences croissantes des projets.

De nombreuses innovations, tant au niveau des formulations des bétons que des traitements de surface de plus en plus sophistiqués, permettent d'offrir aux concepteurs une très large gamme de formes, de couleurs et de textu- res. Les process de fabrication permettent de garantir en termes d'aspect et de caractéristiques géométriques, la qualité attendue.

La grande majorité des ouvrages peut être construite tout ou partie par assemblage d'éléments préfabriqués.

La préfabrication s’accommode de toutes les méthodes de construction et propose des solutions associées à des parties de structures coulées en place.

La richesse des techniques, des procédés et la multiplicité des solutions et des applications font des composants en béton une technologie parfaitement maîtrisée et adaptée aux contraintes de la construction moderne.

La construction à partir d'éléments préfabriqués en béton, déjà bien connue et reconnue, offre des solutions toujours plus pertinentes pour la construction des ponts.

Son succès s'explique par ses atouts majeurs :

fiabilité de la préfabrication et qualité des produits ;

maîtrise de la mise en œuvre, respect des délais et sécurité ; esthétique des produits et des ouvrages ;

contribution au développement durable ;

optimisation technique et économique des produits et innovation.

Chapitre

2

2.2 - Offre structures

2.2.1 - Poutres Précontraintes par Adhérence

Nota

Documents de référence :

• Guide CIMBETON T80 :

“Ponts à poutres préfabriquées précontraintes par adhérence PRAD”

• Guide CIMBETON T41 :

“Les ponts courants en béton” - Tome 1, paragraphes 2.2.8 et 2.3.8

Les poutres PRAD (Poutres Précontraintes par Adhérence), appelées aussi poutres précontraintes par fils adhérents ou par prétension, sont utilisées pour la réalisation :

• de ponts-routes (routiers et autoroutiers) appelés aussi ponts PRAD,

• de ponts et d’estacades ferroviaires appelés aussi ponts-rails Ra-PPAD,

• de couvertures de tranchées couvertes.

Les ponts-routes PRAD et les ponts-rails Ra-PPAD sont constitués de pou- tres PRAD solidarisées par un hourdis en béton coulé en place sur chantier (sur des coffrages perdus non participants). Les poutres sont reliées entre elles par des entretoises uniquement au niveau des appuis. Les poutres PRAD préfabriquées en usine sont de hauteur constante et leur espacement est de l’ordre de 80 cm à 1 m. Le hourdis a une épaisseur comprise entre 18 et 22 cm pour les ponts-routes, et de 25 cm pour les ponts-rails.

La solution poutres PRAD s’avère une solution économique en terme d’inves- tissement, compte tenu, en particulier, de l'industrialisation de sa fabrication et de la rapidité de sa réalisation. L’optimisation de sa conception (armatures de précontrainte parfaitement protégées…) et la qualité des matériaux utilisés (poutres préfabriquées en usine) sont un gage de pérennité et autorisent un entretien minimum.

Pont routier PRAD

Pont PRAD hyperstatique

Les ponts PRAD sont devenus, depuis de nombreuses années, une solution classique pour la réalisation de ponts routiers ou autoroutiers dans la gamme des portées de 10 à 35 m (passages inférieurs, passages supérieurs, ouvrages à plusieurs travées isostatiques ou hyperstatiques).

CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES PONTS PRAD Le SETRA a publié en 1996 un guide de conception des ponts à poutres préfabriquées précontraintes par adhérence PRAD. Ce guide remplace celui de 1973. Il traite en particulier des nouvelles dispositions à retenir pour les ponts à plusieurs travées mises en continuité sur piles intermé- diaires.

En janvier 2001, le SETRA a publié le guide de calcul du programme PRAD-EL permettant de vérifier les tabliers des ouvrages de type PRAD

Chapitre

2

La précontrainte étant introduite en donnée, les calculs justificatifs portent sur :

• le calcul des sollicitations globales et par file de poutres : flexion lon- gitudinale, effort tranchant, réaction d’appui ;

• la détermination des contraintes normales et tangentes dans les pou- tres et le hourdis associé ;

• l’optimisation des aciers passifs de flexion longitudinale des poutres ;

• les armatures de cisaillement des poutres : cadres et étriers, connec- teurs ;

• le ferraillage de flexion transversale et longitudinale du hourdis, y compris le hourdis en console ;

• les déformations : flèches et rotations.

Stockage provisoire en usine

Les poutres PRAD sont désormais utilisées pour la réalisation d’ouvrages ferroviaires (à une travée isostatique ou plusieurs travées hyperstatiques uniquement). Les premiers ponts-rails à poutres PRAD ont été réalisés sur la LGV Est en 2003 et 2004.

Les poutres PRAD peuvent aussi être utilisées pour la réalisation de la dalle supérieure de tranchées couvertes ou de couvertures phoniques. Elles per- mettent aussi la confection d’ouvrages cadres ou de portiques (PICF ou PIPO).

Tranchée couverte avec couverture en poutres préfabriquées

Deux types de section de poutres sont le plus couramment utilisés :

• les poutres de section rectangulaire (de largeur comprise entre 25 et 50 cm et de hauteur 30 à 80 cm) pour des ouvrages de portées allant jusqu’à 15 m, voire 20 m avec des Bétons à Hautes Performances (BHP) ;

• les poutres de section en I avec ou sans blochet (section rectangulaire au voisinage des extrémités) pour des portées allant jusqu’à 35 m (largeur des âmes comprise entre 15 et 20 cm et hauteur des poutres les plus utilisées comprise entre 80 et 120 cm).

Les poutres précontraintes par fils adhérents peuvent présenter d’autres types de section transversale tels que par exemple des profils en U ou en Π.

Les poutres PRAD sont réalisées en usine sur des bancs de préfabrication. Les arma- tures passives sont disposées dans des cof- frages métalliques. Les armatures de pré- contrainte sont positionnées à l'aide de gabarits, fixées aux extrémités du banc puis mises en tension avant bétonnage : ancrage fixe à une extrémité, mise en tension de l'autre côté.

Les bétons confectionnés en usine présen- tent des performances mécaniques élevées

Chapitre

2

La mise en précontrainte des poutres est obtenue par relâchement des câbles : la tension dans les câbles se transmet par adhérence au béton et engendre, par réaction, sa mise en compression. Elle est possible dès que le béton atteint une résistance en compression de 30 MPa. Cette résistance est obtenue géné- ralement dans un délai de l'ordre de 16 heures grâce à un système d'étuvage ou un traitement thermique adapté.

La précontrainte permet d’optimiser les qualités de résistance et de durabilité des éléments en béton préfabriqués en usine.

La préfabrication des poutres en usine garantit le respect des délais d’exé- cution, la diminution de la durée des chantiers (fabrication des poutres en temps masqué) et une meilleure qualité (existence de plans d’Assurance- Qualité dans toutes les usines), d’où une meilleure pérennité des ouvrages.

La mise en place définitive des poutres se fait à l’aide de grues ou d’engins de levage légers (à des cadences de pose de l’ordre de 15 à 30 mn par poutre).

Des dispositifs de sécurité permettent d’assurer la stabilité des poutres en phase de construction.

Après la pose des poutres, on procède à la mise en place des coffrages des hourdis

centraux entre les poutres (en général coffrage perdu) et à celle, éventuelle- ment, des encorbellements puis des coffrages des entretoises d’about.

Après mise en place des ferraillages transversaux et longitudinaux, on procède au bétonnage (en général en une seule phase) des entretoises et du hourdis.

Pour les ouvrages hyperstatiques, on procède, après durcissement du béton, au transfert du tablier sur ses appuis définitifs.

Le tablier est ensuite équipé par des corniches, en général préfabriquées en béton (bénéficiant d’un traitement de surface architectonique), qui supportent les dispositifs de retenue.

Un nouveau type de tablier se développe depuis quelques années en France.

Il est réalisé à l’aide de poutres précontraintes par fils adhérents en forme de T inversé. Les poutres sont posées côte à côte puis solidarisées entre elles par un béton de deuxième phase coulé en place entre les poutres et sur les poutres. Ces poutres peuvent être simplement appuyées (ouvrages isostati- ques), mises en continuité sur piles intermédiaires (ouvrages à plusieurs tra- vées continues) ou encastrées sur des piédroits (cadres ou portiques). On

constitue ainsi une dalle pleine monolithique précontrainte par fils adhérents.

Ce procédé utilisant des poutres autocoffrantes (les parties inférieures servant de fond de coffrage à la partie coulée en place) permet de faciliter la réalisation des ouvrages, de réduire les délais de réalisation sur chantier et d’améliorer la sécurité des ouvriers. Ce type d’ouvrage (tablier à poutres jointives) est réalisé sans étaiement et ne nécessite qu’un faible apport de béton sur le chantier. Ce procédé est particulièrement adapté pour le franchissement de voies de cir- culation en service, de voies ferrées ou de cours d'eau pour des portées de l'ordre de 25 m.

Les poutres précontraintes par fils adhérents offrent de nombreux avantages : simplicité - rapidité de mise en œuvre - absence de coffrage et d’étaiement - faculté de construire en période hivernale - maîtrise des coûts - limitation du risque de dérapage des délais - entretien réduit - adaptabilité aux exigences esthétiques - sécurité.

Sur le chantier, l’utilisation de poutres préfabriquées permet de s’affranchir des problèmes de brèches par la suppression des étaiements et des échafaudages ainsi que des cintres. La pose des poutres préfabriquées se fait dans la majo- rité des cas avec des grues courantes, dans des délais très courts, ce qui ne nécessite que de brèves interruptions de la circulation lorsque le pont franchit une voie en service.

2.2.2 - Pièces de pont

L’utilisation de pièces de pont préfabriquées en Béton à Hautes Performances (résistance à 28 jours supérieure à 60 MPa mini- mum) permet, en particulier, un gain de temps, une simplification des phases de réalisation des ouvrages et une diminution de l’épaisseur moyenne du tablier entraînant son allégement

Chapitre

2

2.2.3 - Dalles de pont

Des dalles préfabriquées en béton armé peuvent être utilisées pour réa- liser le hourdis supérieur de tabliers de structures mixtes, de ponts type VIPP (Viaduc Indépendant à Poutres Précontraintes) ou de ponts à dalles nervurées en béton. Elles sont réali- sées en béton courant ou en Béton à Hautes Performances. Elles sont solidarisées entre elles par des bétons de clavage coulés en place ou des joints conjugués (la forme

des faces en regard des dalles présente des “clés” qui permettent le transfert des efforts de cisaillement - le profil de la dalle présente un creux du côté de la dalle contre-moule et une bosse du côté de la dalle coulée).

Elles sont ensuite connectées aux poutres ou aux nervures du pont afin de constituer une structure monolithique.

La préfabrication du hourdis à l’aide de dalles permet de supprimer l’utilisation d’un équipage mobile et surtout, pour des ouvrages réalisés sur circulation, d’assurer la sécurité au-dessus des voies de circulation sans nécessiter la réalisation d’un gabarit de protection lourde.

2.2.4 - Cadres

Les cadres préfabriqués en béton constituent des produits particulièrement bien adaptés pour la réalisation d’ouvrages de franchissement compte tenu de leur stabilité structurelle, de leur rigidité, de leur capacité à s’accommoder d’un sol de fondation de performances médiocres et de leur rapidité de mise en œuvre sur chantier.

Ils peuvent être mis en place sous des hauteurs de remblai modérées (de l’ordre de 2 à 3 m). Ils s’adaptent facilement à des ouvrages de biais modérés (65 gr ≤ ϕ ≤ 100 gr) et peuvent être utilisés pour des biais plus accentués moyennant des précautions de conception et de calcul.

L'offre de produits préfabriqués en béton est importante. L'Industrie du Béton propose plusieurs types de section aux dimensions adaptées.

Les cadres monolithiques préfabriqués en béton offrent des ouvertures de 1 à 6 m pour des hauteurs comprises entre 1 et 3 m et des longueurs de l’or- dre de 2 à 4 m. Les cadres monolithiques conviennent pour de nombreuses utilisations : ouvrages hydrauliques et d'assainissement, passages inférieurs à gabarit réduit, galeries techniques...

Cadre monolithique préfabriqué en béton

Les cadres à assembler sur chantier permettent de réaliser des ouvrages de plus grandes dimensions (ouverture de 10 m et plus).

Les ouvrages cadres peuvent être réalisés dans des délais très réduits. Les divers éléments sont mis en œuvre sur un béton de propreté ou sur une couche de sable permettant d’assurer la répartition des charges. Le radier peut être constitué d’éléments préfabriqués ou coulé en place. La pose des éléments ne nécessite en général aucun étaiement.

Compte tenu de la grande variété de dimensions disponibles, les cadres peuvent être utilisés pour réaliser des passages inférieurs routiers et autoroutiers, des passages inférieurs ferroviaires, des passages à gabarit réduit, des ouvrages de dénivellation de carrefour, des passages piétons, des passages pour animaux,

Chapitre

2

Les épaisseurs des piédroits et des traverses en béton sont de l’ordre de 15 à 30 cm.

Les nombreuses techniques de traitement de surface des bétons permettent d'offrir une grande variété de parements des cadres.

La cinétique de pose de cadres constitués de plusieurs composants préfabri- qués est généralement la suivante :

• préparation du fond de forme (coulage d'un béton de propreté d'une épais- seur de l'ordre de 10 cm) ;

• pose des piédroits (en vérifiant la parfaite position en alignement et en verticalité) ;

• réalisation du mortier d'appui des dalles ;

• pose des dalles de couverture ;

• réglage des dalles et scellement des liaisons dalles/piedroits ;

• pose des éléments d'abouts ;

• réalisation des joints transversaux et longitudinaux ;

• pose des dalles de radier ;

• remblaiement.

Ouvrage cadre à travée unique Ouvrage cadre à plusieurs travées

Toutes les précautions doivent être prises, pour assurer la stabilité de l'ouvrage lors du compactage des remblais autour de l'ouvrage et pour drainer les eaux d'infiltrations.

2.2.5 - Constituants de portiques

Nota

Document de référence : Guide CIMBETON T41 :

“Les ponts courants en béton” - Tome 1 - Paragraphes 2.2.1 et 2.2.2 Les ouvrages type PICF (Passage Inférieur en Cadre Fermé) peuvent être réalisés en associant des ouvrages cadres préfabriqués en béton entière- ment ou partiellement (piédroits, traverse supérieure) et des murs en retour ou des murs en ailes également préfabriqués en béton, destinés à retenir les matériaux de remblais de la plateforme.

Les ouvrages type PIPO (Passage Inférieur en Portique Ouvert) peuvent être réalisés en associant des piédroits et des poutres préfabriqués (assu- rant la dalle de couverture du portique) et des murs en retour et des murs en ailes préfabriqués en béton.

Ces deux types de portiques sont utilisés pour la réalisation d'ouvrages routiers, ferroviaires, ou hydrauliques.

Chapitre

2

2.2.6 - Voûtes

Les ouvrages voûtes préfabriqués peuvent être utilisés pour les mêmes appli- cations que les cadres, y compris sous fortes hauteurs de remblai.

Ces ouvrages sont composés d’éléments préfabriqués en béton, associés ou non à un radier et articulés ou encastrés sur des piédroits verticaux ou quasi- verticaux, qui peuvent être en éléments préfabriqués en béton ou coulés en place. Selon le type d’ouvrage, ils sont constitués de 2 à 4 éléments.

On distingue deux principaux types d’ouvrages voûtes :

• les ouvrages voûtes mono-arche,

• les ouvrages voûtes multi-arches.

Nota

Document de référence : Guide CIMBETON T41 :

“Les ponts courants en béton” - Tome 1 - Paragraphe 2.2.13

Les piédroits sont autostables. La pose des divers éléments ne nécessite aucun étaiement.

La cinétique de montage la plus courante est la suivante :

• pose de piédroits ;

• ferraillage de la partie du radier coulée en place ;

• coulage du radier ;

• pose des éléments de voûte sur les piédroits ;

• exécution ou mise en place des divers joints transversaux et longitudinaux ;

• mise en œuvre de l'étanchéité de l'ouvrage ;

• remblaiement de l'ouvrage (mise en œuvre du remblai de manière symé- trique par couches de 20 à 30 cm d'épaisseur (de compacité au moins égale à 95 % de l'OPM).

Ils permettent d’offrir des gabarits pour passage inférieur routier de plus de 10 m de largeur et 5 m de hauteur.

Ces ouvrages sont sensibles à une déformation du sol de fondation. Ils peuvent être utilisés sur des sols de fondation de qualité moyenne (semelles) ou très moyenne (radier).

Les parements intérieurs des piédroits et des éléments de voûtes peuvent faire l'objet de nombreuses techniques de traitements de surface.

Les structures peuvent être rigidifiées par clavage des joints longitudinaux et transversaux.

ASSEMBLAGES DES ÉLÉMENTS PRÉFABRIQUÉS

La réalisation d’ouvrages à partir d’éléments préfabriqués nécessite la réalisation d’assemblages. Ces assemblages sont employés pour réaliser la connexion mécanique des éléments entre eux et/ou avec la structure.

Le choix des assemblages doit faire l’objet d’une étude spécifique pre- nant en compte les différentes phases de réalisation et d’utilisation de l’ouvrage.

La structure définitive obtenue par l’assemblage offre le même compor- tement et la même durabilité qu’une structure monolithe coulée en place.

Deux principaux procédés d’assemblage sont couramment utilisés dans les structures en béton : les assemblages en béton armé avec aciers en attente et les assemblages par précontrainte. Les assemblages peuvent être aussi réalisés par boulonnage. Ils peuvent être complétés par des systèmes de joints assurant l’étanchéité à l’eau et à l’air.

2.3 - Offre parements et

murs de soutènement

L'offre de produits préfabriqués en béton permet une grande variété de trai- tements de surface des bétons, qui offre aux concepteurs et aux architectes une palette infinie d'aspects, de textures, de couleurs et de formes permet- tant d'intégrer les ouvrages en parfaite harmonie dans leur site d'accueil tout en préservant les caractéristiques naturelles des paysages.

Chapitre

2

2.3.1 - Parements des piles et des pylônes

Les parements préfabriqués en béton sont utilisés sous forme de coffrage (coque non participante utilisée en coffrage perdu) pour la réalisation de piles de pont ou de pylônes de ponts suspendus ou à haubans. Le noyau central est ensuite rempli sur site avec du béton coulé en place. La liaison des coques avec le béton coulé en place est assurée par des aciers passifs en attente. Les coques sont dimensionnées pour résister aux efforts générés par la poussée du béton coulé en place.

Ces parements peuvent présenter une multitude d'aspects de surface (béton poli, béton désactivé…). Ils permettent la réalisation de piles de formes très complexes (exemple : hélice à pas varia- ble des pylônes du Viaduc de Chavanon).

La maîtrise de la préfabrication en usine permet d'obtenir une grande précision des joints d'assemblage et donc une parfaite continuité du parement et le respect des tolérances dimensionnelles.

Cette solution permet de répondre à la créativité des architectes.

Nota

Les piles de pont peuvent être constituées d’éléments préfabri- qués en béton assemblés par pré- contrainte.

2.3.2 - Parements des culées

Les parements des culées peuvent être réalisés comme ceux des piles à partir de plaques préfabriquées (écailles) ou d’éléments préfabriqués de mur de sou- tènement.

Dans le cas de massifs en géotextile renforcé ou en terre armée, les descentes de charges du tablier peuvent être transmises aux remblais et réparties uniformément par l’intermédiaire d’un che- vêtre fondé superficiellement en haut du remblai. Cette solution permet, dans le cas de sols de caractéristiques médiocres, de s’affranchir de fondations profondes et de réaliser simultanément et rapidement les remblais d’ac- cès à l’ouvrage et la culée.

2.3.3 - Ouvrages de soutènement

En soutènement, quatre types de produits préfabriqués en béton sont généralement utilisés :

Les murs en béton armé ou murs cantilever. Les élé- ments préfabriqués peuvent constituer le parement du voile, le voile lui-même ou l’ensemble du mur, semelle